SIEMENS安徽省马鞍山市（授权）西门子代理商——西门子华中总代理

在20世纪60年代，Zui早是直流电机作为主要执行部件，到20世纪70年代以后，交流伺服电机性价比不断提高，逐渐取代直流电机成为伺服系统的主导执行电机。控制器的功能是完成伺服系统的闭环控制，包括力矩、速度和位置等的控制。通常说的伺服驱动器已经包括了控制器的基本功能和功率放大部分。虽然采用功率步进电机直接驱动的开环伺服系统曾经在20世纪90年代的所谓经济型数控领域获得广泛使用，但是其迅速被交流伺服所取代。进入21世纪，交流伺服系统越来越成熟，市场呈现快速、多元化发展趋势，国内外众多品牌进入市场竞争中。目前，交流伺服技术已成为工业自动化的支撑性技术之一。

在交流伺服系统中，电机的类型有永磁同步交流伺服电机（PMSM）和感应异步交流伺服电机（IM）。其中，永磁同步电机具备十分优良的低速性能，可以实现弱磁高速控制，调速范围宽广，动态特性和效率都很高，已经成为伺服系统的主流之选。而异步伺服电机虽然结构坚固、制造简单、价格低廉，但是在特性上和效率上存在差距，只在大功率场合得到重视。例如，西门子的伺服电机在功率为30kW以下多采用永磁同步电机1FK、1FT系列，而功率在30kW以上多采用1PH异步电机。

目前，国外品牌电机占据了中国交流伺服市场85%左右的份额，它们主要来自日本、德国和美国，日本品牌有安川、发那科（Fanuc）、三菱、松下、三洋、富士等，美国品牌有罗克韦尔（RockwellAutomation）、丹纳赫（Danaher）、派克（Parker）等，德国品牌有西门子（Siemens）、博世力士乐（Bosch Rexroth），另外还有法国品牌施耐德（Schneider）等。

中国国内的品牌主要有和利时电机、华中数控、广数、兰州电机等，其中和利时电机面向整个自动化产业机械市场提供步进、无刷、伺服等系列产品，在技术上和品牌上有一定优势；华中数控、广数和兰州电机等主要集中在数控机床行业，伴随着近几年数控行业的大发展，它们的出货量也保持了快速增长，积累了相对较强的实力。国产品牌产品功率范围多在5kW以内，技术路线上与日系产品接近，目前总市场占有率在10%左右。

交流伺服的行业应用

现代交流伺服系统Zui早被应用到导航和军事领域，比如火炮、雷达控制，后来逐渐进入到工业领域和民用领域。工业应用主要包括高精度数控机床、机器人和其他广义的数控机械，比如纺织机械、印刷机械、包装机械、医疗设备、汽车制造、冶金机械、自动化流水线、各种专用设备等。

在数控机床中使用永磁无刷伺服电机代替步进电机做进给已经成为标准，部分高端产品开始采用永磁交流直线伺服系统。在主轴传动中采用高速永磁交流伺服取代异步变频驱动来提高效率和速度也成为热点。

20世纪90年代以来，欧、美、日各国争相开发应用新一代高速数控机床，高速电主轴单元转速为30000～100000r/min。工作台的进给速度在分辨率为1μm时达到100m/min，甚至200m/min以上；在分辨率为0.1μs时，在24m/min以上。当今数控机床突出高速、高精、高动态、高刚性的特点，对位置系统的要求包括定位速度和轮廓切削进给速度、定位精度和轮廓切削精度、精加工的表面粗糙度和在外界干扰下的稳定性。这些要求的满足主要取决于伺服系统的静态、动态特性。数控系统由计算机数字控制（CNC）、伺服驱动器（SD）、永磁同步伺服电机（SM）及位置（速度）传感器（S）等组成。CNC用来存储零件加工程序，进行各种插补运算和软件实时控制，向各坐标轴的伺服驱动系统发出各种控制命令。如西门子的Sinumerik系列数控系统，可以实现复杂的加工任务。SD和SM接收到CNC的控制命令后，快速平滑地调节运动速度并地进行位置控制，西门子的Sinumerik与驱动器Simodrive611或者是Sinamics S120一起构成全数字化的系统，具有革新的系统结构、更高的控制品质、更高的系统分辨率以及更短的采样时间，确保了yiliu的工件质量。

在机器人领域，无刷永磁伺服系统得到大量应用。工业机器人拥有多个自由度，每台工业机器人需要的电机数量在10台以上。国际上工业机器人采用的伺服系统属专用系统，其特点是多轴合一、模块化、特殊的散热结构、特殊的控制方式，并且对可靠性要求极高。国际机器人巨头都有自己的专属伺服系统配套，比如安川、松下和ABB。工业机器人要求伺服电机作为机器人的手臂和腰、腿的驱动执行元件，要求其体积小、重量轻且能产生大转矩。又由于工业机器人有不同的运动姿态，伺服电机轴上惯量和力矩将发生很大变化，因此，对适应性有更高要求。

纺织行业当前应用伺服的比例很低，但却是未来交流伺服大批量应用的重要行业之一。从20世纪90年代初期至今，纺织行业的技术进步主要是依靠变频化、PLC化，只有少量纺织机械采用高档伺服技术用于提高精度和效率。目前已有高档梳棉机、带自调匀整的并条机、新型粗纱机、数控细纱机、分条整经机、浆纱机、印花机等设备应用了交流伺服系统。无梭织机上已经开始采用带交流伺服的电子送经和电子卷取设备，印染设备上也要用到伺服系统。这些设备每年的伺服用量为20000～30000套，且几乎全部是进口产品，如Lenze、Danaher、西门子和Baumuller，还有三菱和松下等。如西门子Simotion D系统借助其标准化的同步、恒张力控制程序在浆纱机、定型机上有很多成功的应用。

无轴（电子轴）传动技术在印刷机上应用，也是目前全球印刷企业和机械制造商的焦点。无轴传动就是用多个单独的伺服电机取代传统的机械传动链，伺服驱动器之间依靠高速现场总线进行联系，通过软件保证各伺服轴与内部的虚拟电子轴严格同步。无轴传动技术为印刷机的生产制造和为印刷业服务革命带来了zuijia解决方案，目前欧洲50%的凹印机采用了无轴技术，日本也有30%以上采用。其他采用无轴传动的机械包括卷筒纸印刷机、柔印机、上光机、烫金机、模切机等各类印刷设备。这一领域Zuidingji的伺服控制解决方案提供商是来自德国的博世力士乐、西门子、伦茨以及日本的住友和奥地利的贝加莱。例如，国内某家印刷包装设备有限公司生产的卫星式柔版印刷机（柔版印刷工艺流程如图所示）采用了西门子的Simotion D控制系统。在该项目中，伺服轴的数目超过90个，借助于几个Simotion D控制器，控制器与控制器之间进行Profinet方式的通信，以实现分布式的同步。

柔版印刷工艺流程

包装设备上，采用伺服控制可以提高单位时间的产量、提高资源利用率、增加品种适应性和提高产品质量，因此，交流伺服在包装机械上的广泛使用只是时间问题。采用数字伺服技术的电子齿轮和电子凸轮将代替传统机械部件；随着价格的下降，成本也逐渐接近纯机械的方案。

欧洲Elau公司专门针对包装机械设计开发数字伺服和运动控制解决方案，在大型连续包装设备方面居于lingxian地位，而我国尚没有出现如此专业的解决方案提供商。

汽车行业，伺服系统的应用也日益广泛，如冲压、仪表板生产线都采用了伺服控制系统。有些仪表板生产线上利用西门子S7-300 PLC及位控模块FM357、伺服驱动模块Simodrive611A、伺服电机1FK6构成的控制系统，实现了对发炮机以及转盘线等系统的控制。在冲压生产线上使用西门子的运动控制器Simotion P系统，实现了对抓、送料机械手的控制。

另外，如橡胶、连续物料加工、造纸等众多行业都有多处用到伺服控制系统。可以说，随着伺服系统成本的下降以及工业生产需求的不断提升，交流伺服系统的市场范围会不断扩大。